MRI快速采集技术

核磁共振成像技术的数据处理与分析研究核磁共振成像技术（MRI）已经成为医学诊断中最普遍使用的成像技术之一。

MRI能够为我们提供清晰的生物组织图像，从而帮助医生确定患者的疾病状况。

MRI成像技术利用强大的磁性场和无线电波来生成高分辨率的影像。

然而，这些数据必须经过一系列的数据处理和分析才能被转化成医生可以理解的可视化图像。

本文旨在介绍MRI数据处理和分析的过程和方法。

一、MRI数据获取MRI成像技术并不是简单的拍摄一张照片，而是采集许多数据点来创建一个3D的图像。

这些数据点称为“k空间数据”。

k空间数据是由MRI扫描生成的原始数据。

这些数据存储在计算机中并在处理和分析期间进行操作。

这些原始数据包括信号、脉冲序列、磁场梯度和空间编码信息。

这些数据将在后续步骤中被用来创建医生可以理解的图像。

二、数据预处理在将k空间数据转化为可视化MRI图像之前，必须对数据进行预处理。

预处理过程包括噪声消除、运动补偿、估计磁场偏移、亮度和对比度校正。

噪声是MRI数据处理中最常见的问题之一。

因为噪声可以影响到图像质量及后续分析结果的准确性，所以必须进行噪声去除。

常用的去噪方法包括：高斯平滑、平均滤波、中值滤波等。

运动补偿通常是针对头部扫描时产生的移动的问题。

运动造成的去除可能会使MRI图像产生伪像，导致医生的分析错误。

因此，必须将运动补偿作为一个预处理步骤。

估计磁场偏移也是MRI过程中一个常见的问题。

如果未经校正，磁场偏移会在MRI图像中产生像移、伪像和噪声。

为消除磁场偏移的影响，常用的方法包括：水平校正和空间校正。

亮度和对比度校正是最后一步预处理，目的是消除MRI图像上的强度偏差。

这可以通过直方图均衡化或自适应直方图均衡化技术实现。

三、图像重建图像重建是将k空间数据转化为可视化MRI图像的重要步骤。

基本上，这是将k空间数据转换为3D图像的过程，可以通过不同的图像重建算法来实现。

这些算法我们可以分为两类：基于傅里叶变换的算法和模型导向的算法。

epi序列k空间填充方式影像检查技术EPI序列EPI（Echo Planar Imaging）是一种快速成像技术，它可以在短时间内获得大量的图像数据。

与传统的成像技术相比，EPI序列具有很多优点，例如高时间分辨率、高空间分辨率、高信噪比等。

因此，它被广泛应用于医学影像学、神经科学等领域。

EPI序列的原理是利用磁共振信号的自旋运动来获取图像信息。

在EPI 序列中，梯度场被应用于样品中的磁场，以使每个体素获得一个唯一的相位编码。

该过程称为k空间采样。

k空间填充方式k空间填充方式是指在采集MR数据时如何填充k空间。

k空间是一个由频率和相位组成的二维网格，其中每个点代表一个频率和一个相位。

在MR成像中，k空间中的每个点都对应于一个体素。

常见的k空间填充方式有线性插值、零填充和谐波填充等。

其中，零填充和谐波填充是最常用的两种方法。

零填充：零填充可以增加图像分辨率和SNR（信噪比），但会增加扫描时间。

在零填充时，采集到的MR数据被插入到k空间中，而未采集到的数据则用零填充。

谐波填充：谐波填充是一种更高效的k空间填充方式。

它可以减少扫描时间，同时提高图像质量。

在谐波填充时，采集到的MR数据被复制并旋转多个角度，然后被插入到k空间中。

这样可以使得k空间更加均匀地填充。

影像检查技术影像检查技术是指利用不同的成像技术对人体进行检查和诊断的方法。

常见的影像检查技术有X线、CT、MRI、PET等。

X线：X线是一种常见的成像技术，它可以通过人体组织对X射线的吸收程度来获得图像信息。

X线可以用于检查骨骼和某些软组织病变。

CT：CT（Computed Tomography）是一种利用X射线扫描人体，并通过计算机处理成三维图像的成像技术。

CT可以用于检查头部、胸部、腹部等内脏器官，并且能够提供高分辨率和高对比度图像。

MRI：MRI（Magnetic Resonance Imaging）是一种利用磁共振信号来获得图像信息的成像技术。

磁共振成像技术的原理和医学应用磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种基于原子核磁共振现象的成像技术，已经成为现代医学检查的重要手段之一。

MRI以其非侵入性、高分辨率、多参数成像等特点，在身体不同部位疾病的早期诊断、治疗、研究及评估方面受到广泛关注。

本文将从MRI的原理、分类和医学应用三个方面进行阐述。

一、MRI的原理MRI是一种基于核磁共振现象的成像技术。

在磁场中，原子核因为量子力学效应的作用，会产生自旋，这个自旋具有磁性。

若对物质进行放射激发，则原子核将吸收能量并进入激发状态，待刺激结束后，会产生相移，但方向大小不会改变。

在加磁场的作用下，不同位置的原子核产生不同的共振信号，通过测量这些共振信号，可以得出物质内部的信号强度和空间位置信息。

MRI的成像需要一个高强度静态磁场（通常是1.5T或3.0T）和弱变化的高频交变电场（通常是射频脉冲）。

磁共振信号是由梯度磁场作用下，被激发的原子核沿着空间坐标方向释放的。

梯度磁场的作用是制造空间上的微弱变化，使成像对象内部的原子核可以感受到梯度磁场的方向和大小，从而产生不同位置、不同方向的MRI信号。

二、MRI的分类MRI按成像所需的时间长度可分为快速成像和慢速成像两类。

常用的快速成像技术有短时重复时间（Short Time Repetition，STIR）、体液抑制成像（Fluid Attenuation Inversion Recovery，FLAIR）和弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）等。

慢速成像技术有T1加权成像（T1 Weighted Imaging，T1WI）、T2加权成像（T2 Weighted Imaging，T2WI）和常规序列成像等。

MRI按成像方式可分为断层成像和三维成像两类。

断层成像（Slice Imaging）是在一个平面内取得的图像，主要用于观察人体各组织在某个切片上的分布及形态特征。

磁共振运动相位
磁共振（Magnetic Resonance, MR）是一种用于成像和研究人体组织的无损伤的医学成像技术。

在磁共振成像（MRI）中，运动相位通常指的是由于物体内的运动而导致的图像相位变化。

当进行MRI时，患者或被成像的物体通常需要保持相对静止，以确保图像质量。

然而，如果存在运动，如呼吸、心跳或其他主观运动，这可能导致图像模糊或伪影。

运动引起的相位变化可以通过一些技术进行补偿，其中之一是磁共振运动相位成像。

这个过程涉及到采集多个具有不同运动相位的图像，并通过图像处理方法将它们组合起来，以减小或消除由于运动引起的伪影。

这种技术通常使用快速成像技术，如快速梯度回波（fast gradient echo）或螺旋扫描（spiral imaging），以在较短的时间内获取多个图像。

磁共振运动相位成像的基本思想是，通过在不同时间点采集图像，可以检测到运动引起的相位变化，然后通过适当的处理方法来校正这些相位变化，从而提高图像质量。

这对于某些应用，如心脏成像或动态观察特定区域的变化，非常重要。

总体而言，磁共振运动相位成像是MRI中的一个重要技术，用于处理由于生物体内运动引起的图像畸变，提高成像质量和准确性。

MRI磁共振快速、超快速采集技术-MR杨正汉磁共振快速、超快速采集技术卫生部北京医院放射科北京大学第五临床医院杨正汉概要磁共振快速采集技术基础复习K空间和SE序列快速成像的理由快速成像的硬件要求快速成像相关的基本概念优质快速图像的要求磁共振快速采集技术……第一部分磁共振快速采集技术基础 K空间的特性矩阵为256*256的图像需要采集256条相位编码线来完成K空间的填充， K空间的数据点阵与图像的点阵不是一一对应的, K空间中每一个点具有全层信息 K空间的特性 K空间具有对称性相位编码方向的镜像对称频率编码方向的对称 K空间特性填充K空间中央区域的相位编码线决定图像的对比填充K空间周边区域的相位编码线决定图像的解剖细节运动相关的部分容积效应 3、快速MRI的硬件要求要加快MRI信号采集速度并保证图像一定的信噪比（signal to noise ratio，SNR）及空间分辩，硬件的发展至关重要，其中最重要的是：主磁体场强及其均匀度梯度线圈脉冲线圈主磁场主磁场的场强 MRI的SNR与主磁场场强的成正比如果其他所有成像参数相同，1.5T磁共振采集1次所得图像的SNR，用0.5T的磁共振需要采集9次才能获得（扫描时间9倍）临床应用型的MRI仪场强已由0.15 T以下上升到1.0T-3.0T梯度线圈空间定位、采集信号等作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振（广播电台的发射天线）采集MR信号（收音机的天线）表面线圈脉冲线圈特别是接收线圈的进步显著提高了MR图像的信噪比。

表面接收线圈至今已发展到第四代。

第一代为线性极化表面线圈第二代为圆形极化表面线圈第三代为圆形极化相控阵线圈第四代为一体化全景相控阵线圈相控阵线圈用相控阵线圈采集的MR图像的SNR明显高于用体线圈采集的MR图像 4、与快速成像相关的MRI基本概念矩阵、FOV、空间分辨率图像信噪比（signal to noise ratio,SNR 对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR 采集次数（平均次数）激发角度 K空间及其填充影响SNR的主要因素主磁场场强（正比关系）表面线圈空间分辨－－Voxel体积大小（正比）层厚、Matrix、FOV 采集次数（平方根正比）序列及其参数对比噪声比（CNR 在图像拥有一定SNR的条件下，足够的CNR是检出病变（特别是实质脏器内病变）的根本保证。

磁共振haste的原理磁共振（Magnetic Resonance）是一种广泛应用于医学影像、化学、物理和材料科学等领域的非常重要的技术和方法。

它主要利用了原子核或电子的磁性特性来获得相关的物理和化学信息。

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）作为磁共振的一种应用，已经在医学上发挥了重要的作用。

在传统的MRI技术中，需要较长的扫描时间，因为需要采集大量的数据点。

为了实现快速成像，许多高速MRI技术被开发，其中之一就是磁共振HASTE （Half-Fourier Acquisition Single-shot Turbo spin Echo）。

HASTE技术利用了自旋回波（spin echo）成像方法，其原理基于磁共振过程中的自旋回波效应。

自旋回波成像方法通过应用一系列的脉冲来操控磁共振信号，从而获得高质量的图像。

在传统自旋回波成像方法中，需要采集多个自旋回波来获取完整图像，这样会导致较长的扫描时间。

而HASTE技术的核心思想是通过采用部分傅里叶成像（Half-Fourier Imaging）来降低采集次数从而实现加速成像。

部分傅立叶成像是一种计算图像的方法，通过忽略部分频率信息来减少数据采集量，从而加快图像重建速度。

HASTE技术通过部分傅里叶成像的原理，在任意一个扫描周期内只采集部分k空间数据点，然后利用快速傅立叶变换（FFT）算法对所采集的数据点进行计算，从而得到完整的图像。

HASTE成像通过短TR（重复时间）和短TE（回波时间）的参数设置，使得图像获取速度大大提高。

具体而言，TR时间是指在两次脉冲之间的时间间隔，而TE时间则是指脉冲与自旋回波信号出现的时间。

HASTE技术中，主脉冲产生横向磁化，然后等待一段时间后，应用一个反相脉冲来产生自旋回波。

在HASTE中，采用了多个回波来加快图像获取速度。

通过选择合适的TR和TE设置，可以实现在一次脉冲中采集多个回波的信号，从而快速获得完整的图像。

自旋回波序列类1.SE （常规自旋回波序列）（Spin Echo）（西门子也称SE）根据TR的TE的不同组合，可得到T1加权像（T1WI ）,质子加权像（PDWI ） , T2加权像（T2WI）。

T1WI现正在广泛使用于日常工作中，而PDWI和T2WI因扫描时间太长几乎完全被快速SE 取代。

2.FSE （快速自旋回波序列）（Fast Spin Echo）（欧洲厂家西门子和飞利浦以“turbo ”来表示快速，故称之为TSE（Turbo Spin Echo ））该序列的优点是（1）速度快，图像对比不降低，所以现在尤其在T2 加权成像方面几乎已经完全取代了常规SE 序列而成为临床标准序列。

（2）与常规SE 序列一样，对磁场的不均匀性不敏感；该序列的缺点有（1）如采集次数不变，S/N有所降低，一般多次采集；（2）T2加权像上脂肪信号比常规SE 像更亮，显得有些发白，易对图像产生干扰，解决的方法主要是用化学法或STIR 序列进行脂肪抑制；（3）当ETL>8 以后，图像高频部分缺失，导致一种滤波效应产生模糊，常在相位编码方向上出现图像的细节丢失；（4）RF 射频能量的蓄积；（5）磁化转移效应等。

3.SS-FSE （单次发射快速SE）（Single shot FSE RARE）（西门子称SS-TSE4.HASTE （半傅里叶单发射快速SE 序列）（half-fourier acquisition single-shot turbospin-echo）（西门子也称HASTE）该序列的有效回波时间可较短，例如80ms,提高了信噪比和组织对比。

HASTE 序列应用越来越广泛，除用于不能配合检查的患者外，还因速度快，在腹部成像中应用较多。

如用于不能均匀呼吸又不能屏气的病例, ,磁共振胰胆管成像（MRCP ）、磁共振尿路成像（MRU）、肝脏扫描中增加囊性病变与实性病变的对比、显示肠壁增厚和梗阻性肿块、肿块表面和肠壁受侵犯情况、MR 结肠造影等。

常用脉冲系列及其运用本节学习中应重点掌握SH,IR,常规GRE，和绕相GRE系列熟悉平行稳态自由进动系列和回波平面成像（EPI）技术，了解其他系列。

所有MR信号都需要通过一定的脉冲系列才能获取。

因此，脉冲系列是MRI技术的重要组成部分，它控制着系统施加RF脉冲、梯度长和数据采集的方式，并由此决定图像信号的加权、图像质量以及显示病变的敏感性。

目前已研发出很多不同类型的脉冲系列，目的是获得不同信号对比的加权图像，但其中仅有三种类型的脉冲系列是最基本的：自旋回波（SE）、反转恢复（IR）和梯度回波（GRE）。

所有其他系列的脉冲系列，实际上都是这三种类型的异性。

一、SE脉冲系列（一）常规SE脉冲系列1、常规SE脉冲系列过程：90°RF激励脉冲-180°重聚相位脉冲-获取回波；90°RF激励脉冲……从90°脉冲至下一次90°脉冲的时间间隔为TR，从90°脉冲至获取回波时间的间隔为TE。

TR和TE是脉冲系列中最重要两个扫描定时参数。

2、在SE脉冲系列中，90°脉冲后仅使用一次180°的重聚相位脉冲，则仅取得一次回波（单回波），在实际工作中常用于获取T1WI；如90°脉冲后使用两次180°重聚相位脉冲，则能取得双回波，其中使用长TR 、短TE取得的第一次回波产生PDWI，使用长TR、长TE取得的第二次回波用于产生T2WI。

3、常规SE脉冲序列是最基本的成像序列，适用于大多数MRI检查。

T1WI具有较高的SNR，适于显示解剖结构，也是增强检查的常规序列，因为磁顺性对比剂具有缩短质子T1弛豫时间的效应。

常规SE脉冲的主要优点是SNR高，图像质量好，用途广，可获得对显示病变敏感的真正T2WI。

主要缺点是扫描时间相对较长。

（二）FSE脉冲系列1、常规SE脉冲系列在90°激励脉冲后仅施加一次180°重聚相位脉冲，取得一次回波并进行一次相位编码。